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上周,我们给大家介绍了一则重磅消息,中国自主研发的全球最大海上风机成功吊装。
不过中国人利用海洋能源的方式不只海上风电这一种。
今天要给大家介绍的就是一种非常“小众”的能源——波浪能。
利用波浪,也能发电,而且中国人还首次对它实现了规模化利用。
6月14日,中国自主研发的第一台兆瓦级漂浮式波浪能装置“南鲲”号在广东珠海投入了试运行.中国正式进入了兆瓦级波浪能发电技术的工程应用阶段。
1兆瓦也就是1000千瓦。
现在功率最大的光伏板,大约是700瓦。
也就是说南鲲号工作起来,相当于1000多块光伏板同时工作的发电功率。
这个大家伙是广东的中远海运重工做的,重量达到6000吨,发电装置面积超过3500平米,通过三角形的设计充分吸收波浪,通过“三级能量转换”,把波浪能变成电能,实现对远海岛礁的稳定供电。
装置整体的转换效率22%,可以理解成100瓦的波浪的能量,能转换出22瓦的电能来,听起来不是很高,但近几年中国大规模量产的光伏组件的光电转换效率跟这个水平也差不多。
如果南鲲号满负荷运转,每天可以产生24000度电,足够给3500户家庭提供绿色电力。
相当于一个海上的大型移动充电宝。
如果海上风平浪静的时候,南鲲号就利用屋顶的光伏板发电,再把多余的电储存在储能装置当中。
但他们没有介绍这个波浪能究竟是怎么发电的,包括央视新闻做的动画演示也不清不楚。
不过细心的我发现,这次装置的设计方是中国科学院广州能源研究所。
随后我就发现这家研究所之前还研发设计了另一个波浪能的发电装置,装在了一艘渔船上,它的名字叫“澎湖号”。
这看上去不太像一艘典型的渔船对吧?
它其实是一个波浪能发电+光伏发电+储能+渔业养殖+旅游为一体的半潜式海上渔业综合平台。
就是这么一个长66米、宽28米的平台,可以提供1.5万立方米的养殖水体,上面还有各种现代化的渔业生产设备,比如自动投饵、鱼群监控、水质监测、活鱼传输和制冰。
但是这些渔业作业活动都需要电能提供支持。
波浪能是怎么给澎湖号提供电力的呢?明白了这个,也就明白了南鲲号的工作原理。
首先像冲浪运动一样,波浪会冲击冲浪板。如果我们只是拿一块木板,往上面垒砖头,波浪也会冲击木板砖头上下起伏,把波浪的动能转换为物体的动能和势能。
那么我们就可以利用这点,然后对这块板——学名叫“吸波浮体”,进行优化设计。
中国科学院广州能源研究所设计出来一种“鹰头”的方案,能更高效地吸收波浪能。
鹰头后面连的是液压杆。波浪的动能转化成鹰头的动能,鹰头推动液压杆,进一步转化成压力能,储存在液压油当中。
液压油的能量可以一点点积攒,变成高压状态,再释放能量,就可以驱动液压发电机发电。
这样时有时无的波浪能就转换成了可以稳定输出的电能。
你注意看南鲲号下面的这个大型装置,是不是很相似?
但是波浪能同其他可再生能源一样,具有间歇性和波动性。
所以澎湖号上也装有60千瓦的光伏板,还有500度电的储能装置,形成了多能互补的体系。
有人说,渔民们乘小船出海打渔,或者网箱养殖就挺好的,为啥要搞这么个复杂的大装置呢?
因为我国东南沿海地区,每年都可能面临数次台风的侵袭。
台风可能对传统的重力式网箱造成非常严重的破坏,甚至导致网箱破裂,鱼都跑了。
即便鱼没跑,风暴中传统深水网箱容易出现大幅度变形、扭曲,鱼群容易被网箱擦伤。
而澎湖号就像一个腹中空空的大水箱,海上环境恶劣的时候,它就多吃水,往下沉,抵御台风的侵袭,而鱼群都在“水箱”的肚子里,也不会受到外界的侵扰。
16~17级的台风,鱼也不会跑。
相当于一辆海上的坦克,把鱼护在里面。
而且由于它可以在水更深、水流更急、水质更好的海域进行养殖,养殖面积更大,水深可以达到12米,海上的冷空气只能作用到水体表面,鱼群可以下潜到深处温暖水体避寒。
这就像给鱼儿们建了个大别墅,环境好了,鱼肉品质也有所提升。经过检测,澎湖号养殖出的鱼品各项指标均达到优良,没有任何破网、跑鱼事故发生,也没有网箱内鱼群死亡现象发生。
从2020年投产至今,澎湖号3年都没有更换过网衣。
而且因为把鱼养在“肚子”里,所以钓鱼就变成了一件很轻松的事。
于是在澎湖号上,他们还搞起了旅游业。
平常人们海钓如果是乘竹筏,条件是比较艰苦的,干粮要自带,没地方住宿,钓鱼过程也存在很多不确定性。
而对很多海钓初学者来说,澎湖号的“模拟”海钓非常友好,因为网箱里的鱼成群结队,用不了三五分钟就能钓上一条,钓完了就可以在船上煎炒烹炸。
有的钓客一晚上就可以钓上100多斤鱼。
澎湖号不仅解决了钓鱼的问题,因为内部空间巨大,还能安排客房住宿。除此之外,他们还空了很多间房,以后可以留给渔业短工住宿。
这样旅游一条龙就串起来了:从珠海港口出发到澎湖号上,要先乘客轮到桂山岛,再坐快艇到平台上,交通、餐饮、住宿,按每人800元计算,2022年限流情况下的钓客平均一天上船30人,一年1万人,就可以给当地带动800万元一年的产值。
而如果船主需要集中捕捞的话,船上还有冷冻鱼的冰箱。
澎湖号每天都可以发出400度电,因为船上空间很大,电也用不完,所以未来还要做成水产养殖加工一条龙——鱼捞上来,直接在船上把鱼获加工成冷冻的海鲜制品,最大程度缩短捕捞和水产加工的时间间隔。
而我们不要忘了,澎湖号之所以能做到这一切,离不开新型能源的供给——波浪能。
一艘船对一种新能源的规模化利用,让传统的渔业养殖演化出了更多的海洋经济商业模式。
现在类似南鲲号、澎湖号这样的海上平台还有很多,比如闽投1号、海威1号等等。
这样一台海威1号,只需要3个人就可以管理。
而接下来的海威2号又进行了全面的升级,养殖水体3万立方米,一个养殖周期可以收获上百万斤的深远海养殖鱼类。
所以说我们这一期文章有点特殊,开头讲的是“海洋能源”,但其实越研究你就会越发现,海洋上的问题都不是孤立的,而是连在一块儿的。
在陆地上,你可以只建一个风电场、光伏电站,除了发电,啥也不干。
但是在海洋上,你要解决农业养殖的问题,就得解决能源供给的问题。
你要解决能源供给的问题,就得解决能源装备运营维护人员生活安置的问题。
你解决了小部分人的生活安置问题,就可以捎带手解决更多人短期的旅游住宿问题。
所以渔业、能源、旅游,在海上就可以变成一个一揽子解决方案的问题。
也就是我们看到的这些“波浪能大船”。
因为传统的波浪能装置,一般的能量转换器是拴在海底的浮动结构上,这个系泊系统很复杂,占到波浪能装置成本的10%。
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